Forskere utvikler haptisk grensesnitt med syv grader av frihet

Anonim

Haptiske grensesnitt tillater mennesker å håndtere farlige eller delikate materialer. Fra laparoskopisk kirurgi til fjerning av radioaktivt avfall til den enkle handlingen om å sette en mobil på vibrasjoner, blir robotikken berørt.

Nå har forskere fra Det kinesiske vitenskapsakademiet utviklet et enda mer ekspansivt haptisk grensesnitt som gir mulighet for syv grader av bevegelse. De vanligste haptiske grensesnittene har vanligvis tre bevegelsesgrader. Forskningsresultatene ble publisert 10. januar utgaven av IEEE / CAA Journal of Automatica Sinica, en felles to ganger offentliggjøring av IEEE og den kinesiske foreningen for automatisering.

"Med utviklingen av menneskelige robot-interaksjonsteknologier blir haptiske grensesnitt mye brukt til 3-D applikasjoner for å gi følelse av berøring, " skrev medforfatter Zeng-Guang Hou, en professor ved Statens nøkkellaboratorium for styring og kontroll for kompleks systemer. "Disse grensesnittene har blitt brukt i medisinsk simulering, virtuell montering og fjern manipuleringsoppgaver. Haptisk grensesnittdesign og -kontroll er imidlertid fortsatt kritiske problemer for å reprodusere den svært følsomme berøringssensoren til mennesker."

Hou og hans team utviklet et haptisk grensesnitt basert på en modifisert delta-mekanisme. Denne mekanismen har en statisk basisplattform som tre identiske kjeder er koblet til og fører til en bevegelig plattform. Mekanismen kan bruke hver kjede til å bevege seg i en annen retning.

"Den største fordelen med denne arkitekturen er dens lave treghet, det kritiske elementet i haptisk enhetskonstruksjon, fordi dets aktuatorer kan monteres på den faste plattformen, " skrev Hou, og henviser til hvor lite innsats det tar å få mekanismen til å bevege seg. "I tillegg kan et mekanisk håndled bli lagt til den bevegelige plattformen for å realisere rotasjonsgrader av frihet."

Ingeniørene utviklet en kontroller for å registrere bevegelse og vise hvor mye kraft operatøren bør utøve. Grensesnittet styres via en algoritme som bidrar til å opprettholde likevekt.

"Eksperimentelle resultater viser den gode kontrollytelsen til dette grensesnittet, " skrev Hou om lagets simuleringer og prototyper. "Den dynamiske modellen og den haptiske kontrolleren kan brukes som referanser til modellbaserte kontrollsystemer for å forbedre ytelsen ytterligere."

Ifølge Hou er det foreslåtte haptiske grensesnittet også hensiktsmessig for ekte haptisk interaksjon, for eksempel berøringsfølelsen av mobilens vibrasjonsinnstilling og teleoperasjonsapplikasjoner, for eksempel kirurgiske prosedyrer.

menu
menu